中温箱式电阻炉课程设计说明书

一、炉型的选择

因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于低合金钢正火最高温度为

【912+(30~50)】℃，选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温箱式电阻炉。

二、炉膛尺寸的确定

1、用炉底强度指标法计算

炉底有效面积：

查表得炉底强度h G =100Kg/（m 2·h ）

F 效=h g

G 件

=60100

=0.6（m 2） 炉膛有效尺寸：

L 效=效）（F 5.1~2

L 效（m ）=960mm

炉膛有效宽度：

B 效=效（F 2/3)~2/1

B 效选择 1000mm ×600mm ×45mm/12mm 的炉底板，取B 效=0.6m

2、 炉膛腔砌墙尺寸

炉膛宽度：

B 砌=B 效+2×（0.1～0.15） B 砌=0.6+2×0.125=0.85 (m)

炉膛长度：

L 砌=L 效+0.16 =1.12（m ）

炉膛高度：

H 砌=（0.5～0.9）B 砌

H 砌=0.8×0.85=0.68 (m )

层数n=067.0108.03

-⨯⨯砌B =10.1 选择10层

∴炉膛高度H 砌=10×67+42+39=0.751(m)

三、炉体结构设计与材料选择

（一）、选择炉衬材料部分

炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。炉体通常用耐火层和保温层构成，

尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足下列要求：

（1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合；

（2）为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；

（3）要保证炉壳表面温升小于50℃，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。

（二）、炉体结构设计和尺寸

本炉设计为两层炉壁

层选用RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度S 1=115mm ；

外层选用硅酸铝耐火纤维，体积密度λ2=105Kg/m 3厚度S 2待计算；

RNG-0.6型轻质粘土砖：

ρ1=600【Kg/ m 3】

λ1=0.165+0.194×10-3t 均【w/(m ·℃)】

C 1=0.836+0.263×10-3t 均【KJ/（Kg ·℃）】

耐火纤维

当t 3=60℃时，由表查得α∑=12.17【W/(㎡·℃)】

∴ q=12.17×（50-20）=486.8（W/㎡）

将上述各数据代入公式得： ()[]115.08.486950165.095010194.05.010194.02165.0165.010194.01t 233232⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯++-⨯=

---

=782（℃）

代入数据解得：

纤维层厚度：()107.0607828

.4861S 2⨯-⨯==228（mm ） 取S 2=230mm

（三）、炉顶的设计

炉膛宽度为850mm ，采用拱顶，拱角60°的标准拱顶，拱顶式炉子最容易损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应采用轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑。故选用侧厚楔形砖（230,113,65,45）、厚

230mm 体积密度为105Kg/ m 3的硅酸铝耐火纤维和轻质直形砖（230,113,65）.

（四）、炉底的设计

炉底采用一层113mm 硅藻土砖填充蛭石粉，再平铺一层65mm 的QN-0.6轻质粘土砖，最上层采用230mm 的重质高铝砖支持炉底板+4块加热元件搁砖，炉底板采用Cr-Mn-N 耐热钢厚度为12mm 。

（五）、炉门框的设计

炉门框的壁 炉膛稍小取其宽度为：

B 框×H 框 =800mm ×650mm

采用230mm 硅藻土砖和113mmRN-0.6轻质粘土砖。

（六）、炉门的设计

炉门采用113mmRNG-1.0轻质粘土砖和230mmB 级硅藻土砖，炉门尺寸为B 门×H 门=900mm ×780mm 。

（七）、炉体框架与炉壳的设计

炉体外廓尺寸：

L 外=L 砌+（115+230）+230=1695（mm ）

B 外=B 砌+2×（115+230）=1540（mm ）

H 弧=B 砌- B 砌Cos30°=114（mm ）

H 外=H 砌+（115+20+230）+ H 弧+（115+67+230）

H 外=1571（mm ）

四、电阻炉功率的计算

本炉采用理论设计法，通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。其原理是炉子的总功率即热量的收入，应能满足炉子热量支出的总和。

具体计算如下：

1、 加热工件的有效热量Q 件

Q 件 =g 件（C 2t 2-C 1t 1）

=60×（0.6789×950-0.4939×20）

=38104.6（KJ/h ）

（其中C 2、C 1查表可得）

2、 通过炉衬的散热损失Q 散

Q 散=101231231t t F S S S λλλα-⨯+++均总

（式1） λ1=0.165+0.194×10-3×（950+782）÷2=0.3

3

λ2=0.107

F 均1F =2(0.85 1.120.850.68 1.120.68)⨯+⨯+⨯=4.5832m 2

2F =2(1.08 1.35 1.080.91 1.350.91)⨯+⨯+⨯=7.3386㎡

3F =2(1.31 1.58 1.31 1.14 1.58 1.14)⨯+⨯+⨯=10.7288㎡

将以上数据代入式1解得Q 散 =14556.5（KJ/h ） 3、炉衬材料的总蓄热量Q 蓄总

轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在1㎡面积上所占的量分别为：

G 1=0.115×600=69（Kg ）

G 2=0.230×105=24.15（Kg ）

它们的平均比热容分别为：

C 1 =0.836+0.263×10-3

×0.5×（950+782）

=1.06【KJ/（Kg ·℃）】

C 2 =1.07【KJ/（Kg ·℃）】

各层的蓄热量:

Q 1=69×1.06[（950+782）÷2-20]=61876（KJ ）

Q 2=24.15×1.07[（782+60）÷2-20]=10362（KJ ）

∑Q 蓄总= Q 1F m1+ Q 2F m2=554398(KJ)

4、开启炉子的辐射热损失Q 辐 F T T Q ⨯⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=6.31001004241辐×φ×δt 炉口开启尺寸850mm ×460mm

a/b=460/850=0.54 L/a=230/460=0.5

查表2-16得φ=0.5